Ｎｏ．５ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１４ 《大型铸锻件》 ＨＥＡＶＹ ＣＡＳＴＩＮＧ ＡＮＤ ＦＯＲＧＩＮＧ ｃｒ。 图６利用Ｓｃｈａｅｆｆｌｅｒ图预测吊钩材料的组织 Ｆｉｇｕｒｅ ６ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｏｋ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｃｈａｅｆｆｌｅｒ ｄｉａｇｒａｍ 测其组织结构＿５ｊ。将本批１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ材料的成 分代入铬、镍当量计算公式： ｃｒ当量＝Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５ Ｘ Ｓｉ＋０．５ ＸＮｂ＝１８．４９％ Ｎｉ当量＝Ｎｉ＋３０×Ｃ＋０．５ ＸＭｎ＝１０．９４％ ＞１级（５％）就可能出现裂纹¨ 。而本批吊钩材 料（Ｃｒ＋３．２８ Ｘ Ｔｉ）／Ｎｉ一２．３，计算仪相级别 ２．４，６铁素体含量＞１２％，因此在锻造时很容易 产生表面锻造裂纹。 ２．２ ＴｉＮ夹杂物的形成及影响 ＴｉＮ夹杂物是含Ｔｉ不锈钢中的主要夹杂物， 从Ｓｃｈａｅｆｌｆｅｒ图查得其组织为奥氏体＋１０％ 铁素体，如图６所示。对于铬－镍奥氏体不锈钢， 为保证自高温快冷后钢的组织是单相的奥氏体， 镍的含量应大于下列经验公式所给出的数值 ｊ： Ｎｉ≥１．１ Ｘ ｆ Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５×Ｓｉ＋１．５ Ｘ Ｎｂ）一３０× Ｃ一０．５×Ｍｎ一８．２。根据本批材料的合金元素含 其形成和分布主要与浇注工艺和方法密切相关， 其次与钢中含Ａｌ也有关系。如果未采取有效的 保护浇注措施，铝极易被二次氧化形成Ａ１ Ｏ 夹 杂物，并成为ＴｉＮ形核长大的核心。ＴｉＮ夹杂物 在上浮过程中不断长大，容易与ＡＩ：Ｏ 夹杂物形 量计算，Ｎｉｉ＞９．４５％才能保证得到单纯的奥氏体 组织，而本批材料中镍含量为８．２５％，显然偏低 成夹杂物群聚集分布 。 钢中加ｒｒｉ的目的是为了抑制（ｃｒ，Ｆｅ）： ｃ 在 晶界上析出，消除晶间腐蚀倾向。当Ｔｉ元素以 ＴｉＮ夹杂物大量析出且聚集分布时，对材料主要 产生两方面的危害：一方面由于Ｔｉ元素与Ｎ元素 很多。可见由于镍含量偏下限、Ｎｉ当量偏低而使 组织中出现８铁素体。材料中 相面积含量根 据理论计算 ： 相级别＝１．０×Ｓｉ＋０．５×Ｃｒ＋ １．６４×Ｔｉ一１０．８６ Ｘ Ｃ一０．２９ Ｘ Ｎｉ一０．０８ Ｘ Ｍｎ一 ４．６４＝２．３９９ ２．４，与实测相吻合。这说明材料 中出现较多 相是由于其合金元素配比不合理， 镍含量及镍当量偏低以及含有较高的残余强铁素 体形成元素Ｍｏ所造成的。 铁素体相与奥氏体基体之间化学成分、力学 结合析出，使ｃ元素无法或仅有少量与Ｔｉ结合， 致使晶间腐蚀倾向增大¨ ，同时ＴｉＮ夹杂物本身 也使得材料的抗腐蚀能力降低；另一方面，ＴｉＮ夹 杂物是脆性相，硬度高，呈棱角状，易聚集分布，破 坏了钢材的连续性并造成应力集中，降低了钢材 性能及热稳定性存在差异，在变形时变形流动性 的塑性、韧性和抗疲劳性能，在外力作用下容易成 为裂纹源 。 ３结论 能也不一样，因此铁素体的出现给奥氏体不锈钢 带来诸多不利影响，尤其使其热塑性显著降低，热 加工产生裂纹的倾向性增大 。有研究表明，当 １Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ钢中（Ｃｒ＋３．２８ Ｘ Ｔｉ）／Ｎｉ≤２．０，计算 仪相级别≤２．３时可获得良好的表面质量 Ｊ。而 对于在热加工工序中塑性变形大的工件，对其６ 铁素体含量要求更严，应控制在７％以内 。在 拉应力较大的镦粗、冲孔等工序中，８铁素体含量 ２２ 本批吊钩材料由于合金元素配比不合理，镍 含量及镍当量偏低以及含有较高的残余强铁素体 形成元素Ｍｏ，使得材料中存在较多６铁素体，是 其产生表面锻造裂纹的主要原因。而材料中呈链 （下转第３０页） Ｎｏ．５ 《大型铸锻件》 Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１４ ＨＥＡＶＹ ＣＡＳｒＩ’ＩＮＧ ＡＮＤ ＦＯＲＧＩＮＧ 表６密封部件热处理后各项性能结果 Ｔａｂｌｅ ６ Ｖａｒｉｏｕｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｅａｌｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｆｔｅｒ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ 性能指标 委托编号 试验温度 Ｒ ／ＭＰａ Ｒ叩２／ＭＰａ Ａ（％） Ｚ（％） ２３￣ＣＡｋ ／ＭＰａ 侧膨胀 ＨＢＷ Ａ端 室温 ９６５ ８２３ １９．５ ４６ ≥７Ｏ ≥１．１ ≥３００ Ｂ端 室温 ９４３ ８１５ ２１．５ ５６ ≥７０ ≥１．１ ≥３ｏｏ Ａ端 室温 ９５６ ８３５ ２４ ６３ ＞ｔ７０ ≥１．１ ≥３ｏｏ Ｂ端 室温 ９６７ ８４３ ２３．５ ５８ ≥７Ｏ ≥１．１ ≥３ｏｏ 表７夹杂物及晶粒度 比试验及后续的生产均表明，均质化处理效果是 Ｔａｂｌｅ ７ Ｉｎｃｌｓｕｉｏｎ ａｎｄ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ 该项目产品开发成功的决定性因素。 Ａ Ｄ Ａ＋Ｄ 取样部位 晶粒度 （２）必须对该钢锻造温度范围进行精确控 粗 细 粗 细 粗 细 制，每趟压下量不宜过大，终锻温度不能过低，并 ０．５ Ｏ．５ １．ｏ Ｏ．５ １．５ １．Ｏ ５．５ Ａ 且要及时人炉。 ０．５ Ｏ．５ Ｏ．５ Ｏ．５ １．Ｏ １．Ｏ ５．０ Ｂ Ｏ．５ ０．５ １．０ ０．５ １．５ １．０ ５．０ （３）该钢是马氏体沉淀硬化型不锈钢，热应 力和组织转变应力特别大，因此制造过程中需采 取必要的防裂措施。 ６结论 （４）通过工艺试验研究、先行件工艺试验及 通过材料试验以及先行件的验证性试验研 产品生产，摸清了该材质强韧性指标随固溶温度、 究，掌握了该材料的各项物性参数，基本摸清了力 固溶时间、时效温度、时效时间等参数的变化规 学性能随固溶时间、时效时间等参数的变化规律， 律。 结合该材料晶粒细化难的问题，在性能热处理时 核电密封部件的成功制造，标志着二重已成 进行了特殊处理。密封部件性能热处理后的力学 功掌握了该材料制造的核心技术，可以替代进口 性能、晶粒度、夹杂物等检测指标一次检验合格。 实现国产化，并填补了国内制造空白，具有很好的 通过本项目的研究得到以下结论： 经济效益和社会效益。 编辑杜青泉 （１）铸态和均质化热处理状态的高温拉伸对 乖出筇 绵 奋 ： 乖 ：謇 帘 绵 坏 乖 绵 尜 （上接第２２页） ［７］马廷温．电炉炼钢学［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９８８： 状、网状聚集分布的ＴｉＮ夹杂物，不仅对这批吊钩 １３４． 的锻造裂纹产生了迭加影响，而且将影响其抗腐 ［８］ 陆世英．不锈钢［Ｍ］．北京：原子能出版社，１９９５：１６５． ［９］钱刚，阮小江．０Ｌ相对２．６２５ｔｌＣｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢锭初轧坯表 蚀能力。 面质量的影响［Ｊ］．特殊钢，２００７，２８（２）：３９—４０． 参考文献 ［１０］刘华康，智，李毅，等．１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢管坯表面横 ［１］ ＧＢ／Ｔ１０５６１－－２００５．钢中非金属夹杂物含量的测定一标准评 裂分析［Ｊ］．特钢技术，２００８，５５（２）：１９—２２． ［１１］ 吕炎．锻件缺陷分析与对策［Ｍ］．北京：机械工业出版社， 级图显微检验法［Ｓ］． １９９９：１０２． ［２］ ＧＢ／Ｔ１３３０５－－２００８．不锈钢中 －相面积含量金相测定法 ［Ｓ］． ［１２］赵克文，蔡开科．含 不锈钢中氮化钛夹杂的研究［Ｊ］．金 属学报，１９８９，２５（３）． ［３］ 陆世英．不锈钢概论［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０１３： ［１３］陈睿，陈静，庞于思．１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢晶间腐蚀试验研 ２９． 究［Ｊ］．河南冶金，２００６，１４（４）：ｌ４—１７． ［４］薛懿德，高崇．特殊钢压力加工［Ｍ］．北京：冶金工业出版 ［１４］李道明．不锈钢中非金属夹杂物的危害及去除［Ｊ］．山西 社，２０００：２５６． 冶金，２００８，１１４（４）：２４—２６． ［５１严彪．不锈钢手册［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００９：１７１． ［６］张文华．不锈钢及其热处理［Ｍ］．沈阳：辽宁科学技术出 编辑杜青泉 版社，２０１０：５０．
